第24章 SEH结构化异常处理_异常处理及软件异常
24.1 程序的结构
(1)try/except框架
__try{ //被保护的代码块
……
} __except(except fileter/*异常过滤程序*/){
//异常处理程序
}
(2)说明
①当__try块中的代码发生异常时,__except()中的过滤程序就被调用。
②过滤程序可以是一个简单的表达式或一个函数(返回值应为EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPT_CONTINUE_EXECUTE或EXCEPT_EXECUTE_HANDLER之一)
③过滤表达式中可以调用GetExceptionCode和GetExceptionInformation函数取得正在处理的异常信息。但这两个函数不能在异常处理程序中使用。
④与try/finally不同,try/except中可以使用return、goto、continue和break,它们并不会导致局部展开。
24.2 异常过滤程序
(1)返回值
标识 |
值 |
说明 |
EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER |
1 |
执行except花括号内代码,同时执行全局展开。最后程序从except花括号后面的第一句代码继续运行。 |
EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH |
0 |
向外层查找带except的try块,并调用对应的异常过滤程序。 |
EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTE |
-1 |
重新执行导致异常的那条CPU指令本身。 |
(2)全局展开——异常过滤程序返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER是会执行全局展开。
①当某个__try块中的代码触发了异常时(也可能是__try块中调用的函数中引发异常),操作系统会从最靠近引发异常代码的地方开始从下层往上层查找__except块(这里的层是指__try块的嵌套层),对于找到的每一个__except块,会先计算它的异常过滤器,如果过滤器返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH,则说明此__except块不处理此类异常,需要继续往上层查找,如果某过滤器返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER则说明此__except块可以处理此类异常,即找到了异常的处理代码,此时停止查找,但是在执行该__except块中的异常处理代码之前,要先进行全局展开。
②全局展开的过程与查找__except块的过程类似,只不过这次是查找从底层向上查找__finally块,查找过程中遇到的每一个__finally块中的代码都被执行,直到查找到前面说的处理异常的__except块那一层停止,这时全局展开完成,然后执行__except块中的异常处理代码。
③执行完异常处理代码之后,指令流从__except块后的第一条指令开始。从这里也可以看出全局展开也是为了保证__finally语义的正确性,因为指令流从引发异常代码转到到__except异常处理代码时也导致了指令流从__try块嵌套层中所有与__finally对应的__try块中流出,由前面的__finally语义说明可知,此时必须要执行全局展开过程以包成__finally语义的正确性。
(3)停止全局展开——将return置于finally块中可阻止全局展开。【未定义行为,VC2013直接报错了!】
(4)慎用EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION
①尝试修复错误,出现失败的实例分析
*pchBuffer = TEXT("J");//C/C++语句 //编译后的产生的机器指令
MOV EAX,DWORD PTR[pchBuffer]
MOV WORD PTR[EAX], 'J' //导致异常的指令。当异常过滤程序捕获该异常后,修正
//pchBuffer,让其指向一个正确的地址。并让系统重新
//执行第二要CPU指令。问题在于寄存器不可能自动更新
//以反映变量pchBuffer的更新,于是该异常又致另一个导
//异常,程序陷入了死循环
②虚拟内存结合SEH可实现按需调拨存储器,有时能写出运行速度快和高效的应用程序(见第15章的《如何预订大块地址空间和为地址空间稀疏调拨存储器》
③系统为线程栈建了一个SEH框。当线程试图访问栈中尚未调拨存储器的区域时,会引发一个异常。系统内部的异常过滤程序会捕获到该异常并在内部调用VirtualAlloc为线程栈调拨更多的存储,并且返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION让原先抛出异常的指令重新执行下去。
【SEHAndMemory】演示虚拟内存的按需调拨
#include <windows.h>
#include <tchar.h>
#include <locale.h> #define PAGELIMIT 80
LPBYTE lpNxtPage;
DWORD dwPages = ;
DWORD dwPageSize;//页面大小,一般为4KB INT PageFualtExceptionFilter(DWORD dwCode){
LPVOID lpvResult; //不是非法访问内存
if (dwCode !=EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION){
return EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER;//执行except块的异常处理程序代码
} //当超过指定的页面数时
if (dwPages >=PAGELIMIT){
return EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER;//执行except块的异常处理程序代码
} //非法访问内存,则为预订的空间提交下一页物理存储器
lpvResult = VirtualAlloc((LPVOID)lpNxtPage, dwPageSize, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
if (lpvResult == NULL){
return EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER;//执行except块的异常处理程序代码
} //提交成功
dwPages++;
lpNxtPage += dwPageSize; _tprintf(_T("第%d页提交成功!\n"), dwPages);
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION; //重新执行触发异常的那条CPU指令
} int main(){
_tsetlocale(LC_ALL, _T("chs")); LPVOID lpvBase;LPTSTR lpPtr;BOOL bSuccess;
SYSTEM_INFO sSysInfo;
GetSystemInfo(&sSysInfo);
dwPageSize = sSysInfo.dwPageSize; _tprintf(_T("CPU页面大小为%dKB.\n"), sSysInfo.dwPageSize / ); //预订存储器
lpvBase = VirtualAlloc(NULL, PAGELIMIT*dwPageSize, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS); lpPtr = (LPTSTR)(lpNxtPage = (LPBYTE)lpvBase);
for (DWORD i = ; i < PAGELIMIT*dwPageSize/sizeof(TCHAR);i++){
__try{
lpPtr[i] = _T('a');//写入一个字节的数据
}
__except (PageFualtExceptionFilter(GetExceptionCode())){
_tprintf(_T("异常被处理\n"));
//ExitProcess(GetLastError());
}
} bSuccess = VirtualFree(lpvBase, , MEM_RELEASE);
_tprintf(_T("释放操作%s.\n"), bSuccess ? _T("成功") : _T("失败"));
_tsystem(_T("PAUSE"));
return ;
}
24.3 GetExceptionCode
(1)GetExceptionCode是个内联函数,其代码直接嵌入到被调用的地方(注意与函数调用的区别),它的返回值表明刚刚发生的异常的类型(定义在WinBase.h中,如EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION)
(2)该函数只能在异常过滤程序里(即__except之后的小括号内)或者异常处理程序的代码里调用(__except块后面的花括号内),但不能在异常过滤函数中使用。
//合法代码 __try{ y = 0; x = / y; } __except ((GetExceptionCode() == EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO) ? EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER : EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH){ //在__except块的小括内使用,合法 switch (GetExceptionCode()){ //__except块的花括中使用,合法! ...... } } |
//非法代码 LONG MyFilter(void){} { //在异常过滤函数中使用GetExceptionCode,不合法! return ((GetExceptionCode() == EXCEPTION_INT_DIVIDE_BY_ZERO) ? EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER : EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH); } __try{ y = 0; x = 4 / y; } __except(MyFilter()){ //可改成将GetExceptionCode作为参数传给MyFilter的形式。 //处理异常 } |
(3)异常错误代码的规则
位 |
31-30 |
29 |
28 |
27-16 |
15-0 |
内容 |
严重性 |
Microsoft/ Customer |
保留位 |
设备代码 |
异常代码 |
含义 |
0=Success 1=Informational 2=Warning 3=error |
0=Mircosoft所定义的代码 1=Customer所定义的代码 |
一直为0 |
前256个值为Micorsoft所保留。(如FACILITY_NULL(0)表示该异常可以在系统任何设备出现,并不只发生在一些特定的设备上) |
由Microsoft/ Customer所定义的代码 |
24.4 GetExceptionInformation
(1)GetExceptionInformation可获取异常发生时,系统向发生异常的线程栈中压入的EXCEPTION_RECORD、CONTEXT和EXCEPTION_POINTERS结构中的异常信息或CPU有关的信息
(2)这个函数只能在异常过滤程序中调用(即__except块的小括号),因为EXCEPT_RECORD、CONTEXT和EXCEPTION_POINTER数据结构只有在系统计算异常过滤程序时才有效。一旦控制流被转移到其他地方,这些栈上的数据结构会被销毁。但我们可以自己保存他们,以备后用。
//保存栈中异常信息的方法
void FuncSkunk(){
//声明一些可以保存异常信息的结构体,须在try块外面声明
EXCEPTION_RECORD SavedExceptRec;
CONTEXT SavedContext; __try{ }
__except ( //注意逗号表达式,取最后一个表达式为整个表达式的值。
SavedExceptRec = *(GetExceptionInformation())->ExceptionRecord,
SavedContext = *(GetExceptionInformation())->ContextRecord,
EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){
//异常处理
}
}
(3)EXCEPTION_RECORD结构体——刚发生的异常的详细信息
字段 |
说明 |
DWORD ExceptionCode |
异常代码,就是GetExceptionCode函数的返回值 |
DWORD ExceptionFlags |
异常标志 0—表示继续的异常;EXCEPTION_NONCONTINUABLE—不可继续的异常,如果程序试图在一个不可继续的异常之后继续执行,会引发EXCEPTION_NONCONTINUABLE_EXCEPTION异常。 |
PEXCEPTION_RECORD pExceptionRecord |
指向另一个未处理异常的EXCEPTION_RECORD结构。(即嵌套异常发生时,异常会形成异常链) |
PVOID ExceptionAddress |
导致异常的CPU指令的地址 |
DWORD NumberParameters |
ExceptionInformation数组里元素的个数。对绝大部分的异常来说,这个值为0。 |
ULONG_PTR ExceptionInformation [EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS] |
描述异常的附加参数数组,对绝大部分的异常来说,这个数组元素都未定义。 |
24.5 软件异常——RaiseException函数
参数 |
说明 |
DWORD dwExceptionCode |
要抛出异常的标识符,可参考《异常错误代码规则》来编写 |
DWORD dwExceptionFlags |
必须下列两者之一 0: EXCEPTION_NONCONTINUABLE:异常不可继续,即不能再异常过滤程序中返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTE,否则重新执行那条导致错误的CPU指令会继续抛出一个新的EXCEPTION_NONCONTINUABLE_EXCEPTION异常。 |
DWORD nNumberOfArguments |
用来传递有关抛出异常的附加信息。一般不需要。可将nNumberOfArgument设为0。pArguments设为NULL。 |
Const ULONG_PTR* pArguments |
|
返回值 |
void |
【RaiseException程序】——演示自己抛出的软件异常
#include <tchar.h>
#include <windows.h> DWORD FilterFunction(){
_tprintf(_T("")); //第1句被输出的语句
return EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER;
} int main(){
__try{
__try{
RaiseException(, , , NULL);
}
__finally{
_tprintf(_T("")); //第2句被输出的语句
}
}
__except (FilterFunction()){
_tprintf(_T("3\n")); //第3句被输出的语句
}
_tsystem(_T("PAUSE"));
return 0;
}
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